Báo cáo bài tập Công nghệ chế biến dầu mỏ Qúa trình Reforming xúc tác

Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác MỞ ĐẦU Vào năm 1859 ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ đời từ sản lượng dầu mỏ khai thác ngày phát triển mạnh số lượng chất lượng Ngày với phát triển tiến khoa học kỹ thuật , dầu mỏ trở thành nguyên liệu quan trọng công nghệ hoá học sở nguyên liệu dầu mỏ , người ta sản xuất hàng nghìn hoá chất khác , làm nguyên liệu cho động , nguyên liệu cho ngành công nghiệp khác Ngành công nghiệp chế biến dầu nước ta đời chưa lâu , đánh giá ngành công nghiệp mũi nhọn , đặc biệt giai đoạn đất nước ta bước vào giai đoạn công nghiệp hóa - đại hóa Để đạt mục tiêu mà nghiệp công nghiệp hóa - đại hóa đề cần phải đáp ứng nhu cầu lớn nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển công nghiệp kinh tế Năm 1986 dầu thô khai thác mỏ Bạch Hổ hàng loạt mỏ phát như:Rồng, Đại Hùng, Ruby Cho đến khai thác tổng cộng 60 triệu dầu thô mỏ Bạch Hổ mỏ khác Nguồn dầu thô xuất đem lại cho đất nước ta nguồn ngoại tệ lớn Tuy nhiên hàng năm chi nguồn ngoại tệ không nhỏ, để nhập sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước Nhà máy lọc dầu Cát Lái đời đánh dấu bước phát triển vượt bậc ngành công nghiệp dầu Ngay từ năm 1991 Chính phủ Việt Nam tổ chức gọi thầu xây dựng nhà máy lọc dầu số công suất 6,5 triệu tấn/năm xúc tiến xây dựng Dung Quất (Quảng Ngãi) Có thể nói việc đất nước ta xây dựng nhà máy lọc dầu số định phù hợp với điều kiện hoàn cảnh Nhà máy lọc dầu số đời cung cấp sản phẩm lượng quan trọng mà cung cấp nguồn nguyên liệu quý giá cho công nghiệp hóa dầu Do Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác việc phát triển công nghệ quy mô nhà máy reforming cần thiết cho việc phát triển đất nước Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ trình chuyển hoá hoá học tác dụng chất xúc tác chiếm tỷ lệ lớn đóng vai trò vô quan trọng Chất xúc tác trình chuyển hoá có khả làm giảm lượng hoạt hoá phản ứng vị tăng tốc độ phản ứng lên nhiều Mặt khác có mặt xúc tác có khả tiến hành phản ứng nhiệt độ thấp Điều có tầm quan trọng phản ứng nhiệt dương (phản ứng hydro hoá ankyl hoá , polyme hoá ) nhiệt độ cao mặt nhiệt động không thuận lợi cho phản ứng Sự có mặt chất xúc tác trình chuyển hoá hoá học vừa có tác dụng thúc đẩy nhanh trình chuyển hoá , vừa có khả tạo nồng độ cân cao , có nghĩa tăng hiệu suất sản phẩm trình Trong trình chuyển hoá hoá học tác dụng xúc tác trình reforming xúc tác chiếm vị trí quan trọng công nghiệp chế biến dầu mỏ , lượng dầu mỏ chế biến trình reforming chiếm tỷ lệ lớn so với trình khác Qúa trình reforming xúc tác xem trình chủ yếu sản xuất xăng cho động , trình quan trọng thiếu công nghiệp chế biến dầu Có thể nói trình reforming đời bước ngoặc lớn công nghệ chế biến dầu Trước người ta dùng xăng chưng cất trực tiếp có pha trộn thêm phụ gia (chì ) để làm tăng trị số octan Ngày người ta sử dụng xăng trình reforming cho động chất lượng đảm bảo ,ít ảnh hưởng đến môi trường Hơn , sản phẩm xăng ,quá trình reforming xúc tác sản xuất hydrocacbon thơm nguồn thu khí hydro , rẻ tiền nguồn thu khác 10-15 lần Reforming ngày chiếm vị trí quan trọng nhà máy chế biến dầu đại Tây Âu 50% xăng thu xăng trình reforming Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học Vì việc nghiên cứu phát triển công nghệ reforming điều cấp thiết cho công nghiệp hoá dầu nói riêng công nghiệp nước ta nói chung * * NỘI DUNG CHÍNH PHẦN I : KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm : Reforming xúc tác trình chuyển đổi thành phần hydrocacbon nguyên liệu mà chủ yếu naphten parafin thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao sử dụng nguyên liệu xăng chưng cất trực tiếp gần nhờ phát triển trình làm hydro mà ta sử dụng xăng trình lọc dầu khác (như xăng trình cốc hóa, xăng cracking nhiệt ) Quá trình tiến hành xúc tác hai chức thường chứa platin (trong hỗn hợp với kim loại quý khác halogen) mang 1.2 chất mang ôxit nhôm tinh khiết Mục đích trình: Mục đích trình sản xuất xăng có trị số octan cao (RON khoảng từ 95 - 102) mà pha thêm chì Đồng thời, sản phẩm chủ yếu trình hydrocacbon thơm nên trình ứng dụng để BTX (khi nguyên liệu phân đoạn naphta nhẹ có nhiệt độ sôi từ 310 - 340 oF) nguyên liệu quý cho tổng hợp hóa dầu Ngoài ra, trình nguồn thu hydro nhiều rẻ II NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác 2.1 Nguyên liệu: Phân đoạn xăng chất lượng thấp có giới hạn sôi từ 60 ÷ 180oC làm nguyên liệu cho trình reforming xúc tác Phân đoạn xăng có điểm sôi đầu nhỏ 60oC không thích hợp không chứa cycloankan hoàn toàn khả chuyển hóa thành aren, mà chứa hydrocacbon có số cacbon nhỏ 6,chỉ có khả chuyển hóa thành hydrocacbon nhẹ (khí) Nhưng điểm sôi cuối cao 180 oC gây nhiều cốc lắng đọng xúc tác làm giảm thời gian sống xúc tác điều kiện phản ứng Như vậy, naphtan thành phần mong muốn aromatic olefin thành phần không mong muốn nguyên liệu Nguyên liệu giàu parafin khó reforming đạt hiệu suất cao tiến hành điều kiện thích hợp Nguyên liệu xăng trình cracking không tốt xăng chưng cất trực tiếp hàm lượng olefin cao Tuy nhiên gần đây, phát triển trình làm sản phẩm dầu mỏ hydro, hợp chất olefin, hợp chất chứa S, N, O nguyên liệu,vì hệ thống reforming xúc tác sử dụng phân đoạn xăng trình thứ cấp xăng trình cốc hóa, xăng cracking nhiệt làm nguyên liệu Trong thực tế tuỳ thuộc vào mục đích trình mà lựa chọn phân đoạn xăng nguyên liệu thích hợp Nếu nhằm mục đích thu xăng có trị số octan cao, thường sử dụng xăng có phân đoạn từ 85 ÷ 180oC 105 ÷ 180oC với lựa chọn thu xăng có trị số octan cao, đồng thời giảm khí cốc không mong muốn, phân đoạn có nhiệt độ sôi đầu 105 oC sản xuất xăng có trị số octan đến 90 ÷ 100 đồng thời làm tăng hiệu suất xăng hydro Nếu nhằm mục đích thu hợp chất thơm cần lựa chọn phân đoạn xăng hẹp thích hợp để sản xuất, benzen sử dụng phân đoạn xăng có giới hạn sôi 62 đến 85 oC Để sản xuất toluen sử dụng phân đoạn xăng có giới hạn sôi 105 ÷ 140oC Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học Phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 62 ÷ 140oC sử dụng để sản xuất hỗn hợp benzen, toluen, xylen,trong phân đoạn có khoảng nhiệt độ sôi 62 đến 180 oC để sản xuất đồng thời aren xăng có trị số octan cao Do để đạt sản phẩm mong muốn, số trình tiến hành tách phân đoạn sơ để tách phần nhẹ phần nặng Hiệu suất hydro 1,8 1,2 0,6 Hiệu suất xăng (%)kh.l 90 85 80 75 75 80 85 90 95 100 Trị số octan Hình : Quan hệ thành phần cất nguyên liệu với hiệu suất chất lượng sản phẩm reforming Phân đoạn nguyên liệu 1- Phân đoạn 60 - 180oC; 2- Phân đoạn 85 - 180oC; 3- Phân đoạn 105 - 180oC Thành phần hydro cacbon nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất xăng, để đánh giá chất lượng nguyên liệu reforming xúc tác thông qua thành phần hoá học nguyên liệu hãng UOP đưa chuẩn số tương quan KUOP xác định theo biểu thức sau : KUOP = 12,6 - ( n + 2Ar ) /100 Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học N- hàm lượng % naphten; Ar- hàm lượng % hydrocacbon thơm Trong nguyên liệu reforming xúc tác , K UOP đặc biệt tổng số N+ 2Ar thay đổi khoảng rộng ( tổng N + 2Ar từ 30 đến 80 ) Nếu KUOP = 10 nguyên liệu chứa nhiều hydrocacbon thơm Nếu KUOP = 11 nguyên liệu chứa nhiều naphten hydrocacbon thơm vòng Còn 12 nguyên liệu chứa hỗn hợp hydrocacbon vòng hydrocacbon parafin , 13 nguyên liệu chứa chủ yếu hydrocacbon parafin Như vậy,nếu KUOP thấp hay tổng số N + 2Ar nguyên liệu cao nguyên liệu chứa nhiều naphten nguyên liệu thuận lợi để nhận reformat có trị số octan cao Bảng1 :Tính chất , thành phần nguyên liệu sản phẩm trình Reforming xúc tác phân đoạn 85 ÷ 180oC 105 ÷ 180oC cho xăng có trị số octan 90 (I - xăng prlan, II - Balyk, III - Romihkino, N - Kotuttepe) Phân đoạn 85 ÷ 180oC I II III Phân đoạn 105 ÷180oC I II III 0,738 0,736 0,742 0,75 0,75 0,772 Aren 6,5 7,4 10 7,4 12,2 11 Xycloankan 26 27,4 27 23,1 26 48 Các tính chất Nguyên liệu Trọng lượng riêng d420 thành phần hydrocacbon % Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học Trị số octan 37 - 39,5 25,5 39 55 Ankan 67,5 65,2 63 69,5 61,8 41 Xăng reforming lượng riêng d420 0,785 0,789 0,796 0,798 0,795 0,804 Thành phần hydrocacbon % chưa no 1,2 0,4 0,8 0,9 0,7 0,5 Aren No 64,5 34,5 64,7 34,4 65,5 33,7 65,4 33,7 67,5 31,8 68,5 31 75 76,5 77,7 76 81 88,3 1,2 1,2 1,3 1,3 1,6 2,2 Hiệu suất % Xăng ổn định Hydro Bên cạnh đó, hợp chất phi hydrocacbon , đặc biệt hợp chất lưu huỳnh nitơ nguyên liệu phải giảm tới mức cực tiểu nhỏ giới hạn cho phép Vì hợp chất làm tăng tốc độ phản ứng ngưng tụ tạo nhựa cốc , gây độc cho xúc tác , làm giảm nhanh hoạt tính xúc tác Vì nguyên liệu trước đưa vào reforming xúc tác phải qua công đoạn xử lý hydro hoá làm để loại bỏ hợp chất phi hydrocacbon , hợp chất olefin ,diolefin kim loại nhiễm bẩn vào nguyên liệu reforming trình chế biến Các hợp chất phi hydrocacbon loại dạng khí NH 3, H2S Và H2O nhờ trình hydro hoá làm Tuỳ thuộc vào chế độ công nghệ xúc tác mà Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học trình hydro hoá làm đạt tiêu chất lượng cho nguyên liệu reforming xúc tác bảng Hàm lượng lưu huỳnh max 0,5 ppm Hàm lượng nitơ max 0,5 ppm Hàm lượng oxy max ppm H àm lượng clo max 0,5 ppm Hàm lượng asenic max ppb Hàm lượng chì max 20 ppb Hàm lượng đồng max ppb Hàm lượng kim loại Bảng :Hàm lượng cho phép hợp chất phi hydrocacbon có mặt nguyên liệu reforming xúc tác 2.2 Hydro hóa làm nguyên liệu: Cơ sở lý thuyết trình hydro hóa làm sạch: Tất trình reforming xúc tác thường áp dụng hai loại sơ đồ công nghệ, tái sinh xúc tác gián đoạn tái sinh xúc tác liên tục Nhưng dù áp dụng sơ đồ nào, nguyên liệu trước đưa vào trình reforming xúc tác cần phải qua công đoạn làm hay xử lý hydro (nhất trình sử dụng xúc tác đa kim loại) Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Nguyên liệu naphta, xăng (có thể dùng kerosen, gasoil xử lý nhiên liệu này) trộn với hydro để tiến hành phản ứng nhiệt độ áp suất cao Các phản ứng hóa học xảy với trình hydrodesunfua hóa nohóa olefin thơm, demetal hóa hydrocracking Khi mục đích trình xử lý nguyên liệu cho reforming xúc tác, hydrodesunfua hoá demetal hóa nhiệm vụ công đoạn Những hydrocacbon chứa lưu huỳnh tạp chất khác chứa nguyên liệu phản ứng với hydro xúc tác Co xúc tác Ni/Mo chất mang để tạp chất tách cách chọn lọc nhờ đặc tính nguyên liệu cải thiện Các tạp chất khác hợp chất chứa Nitơ, Oxy kim loại, phản ứng với hydro tạo hợp chất amoniac, nước hydrogenat kim loại Các hợp chất olefin no hóa, nhờ cải thiện độ ổn định sản phẩm Các phản ứng xảy gồm: 2.2.1 Tách lưu huỳnh: Mercaptan R - SH + H2 → RH + H2S Sunfit : R - S - R +2H2 → 2RH + H2S Disunfit : R - S - S - R + 3H2 → 2RH + 2H2S Sunfit vòng : S + 2H2 C - C - C - C + H2S Thiophen : Trang GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học S + 4H2 → C - C - C - C + H2S 2.2.2 Tách Nitơ: + 5H2 → C - C - C - C + NH2 Pyridin : N Quinolin : C-C-C-C + 4H2 → + NH3 N Pyrol C C C C + 4H2 → C - C - C - C + NH3 N 2.2.3 Tách oxy Phenol OH + H2 → + H2 2.2.4 Phản ứng với olefin: olefin → H2 → parafin Trang 10 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Hình 11: Thiết bị trao đổi nhiệt loại lồng ống 1- Ống ; 2- Ống ; 3- Khủy nối; - Ống nối Hình 12: Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm Trang 56 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Vỏ thiết bị truyền nhiệt; Lưới đỡ ống; Ống truyền nhiệt; Nắp thiết bị; Trao đổi nhiệt biện pháp hiệu để tiết kiệm nhiệt chi phí nhiệt chiếm từ 1/2 đến 2/3 chi phí lọc dầu 6.2.5 Máy bơm Bơm máy thủy lực dùng để vận chuyển truyền lượng cho chất lỏng Trong công nghiệp chế biến dầu bơm sử dụng rộng rãi Chúng ta sử dụng loại bơm yêu cầu kỹ thuật (năng suất, hiệu suất, công suất) yêu cầu kinh tế (rẻ tiền, làm việc an toàn) v v Ngoài chế độ vận hành dây chuyền (các thông số) để chọn bơm Lý vận hành suất bơm phụ thuộc vào yếu tố như: áp suất, nhiệt độ Đối với trình reforming xúc tác chất lỏng cần vận chuyển có độ nhớt nhỏ, Lưu lượng áp suất yêu cầu không lớn lắm, kết hợp số yếu tố khác ta chọn bơm ly tâm Tất nhiên người ta sử dụng loại bơm khác bơm pittông, bơm xoáy lốc v.v Dưới biểu đồ sử dụng loại bơm khác tùy thuộc vào yêu cầu suất áp suất Trang 57 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Hình 13: Vùng áp dụng loại bơm khác Tuy nhiên tất loại bơm kể bơm ly tâm dùng nhiều cả, chúng có nhiều ưu điểm so với bơm pittông như: • • • • • Cung cấp Quay nhanh (có thể nối trực tiếp với động cơ) Thiết bị đơn giản Có thể bơm chất lỏng không Không có supap nên bị tắc hư hỏng Nhìn chung bơm ly tâm sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp hóa chất ngành công nghiệp khác, dùng phạm vi áp suất từ trung bình trở xuống suất từ trung bình trở lẻ 6.3 Giới thiệu số sơ đồ dây chuyền reforming xúc tác 6.3.1 Sơ đồ công nghệ trình platforming hãng UOP với lớp xúc tác cố định Trang 58 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác công nghệ chế biến dầu , trình reforming với lớp xúc tác cố định phổ biến điều kiện tiến hành trình chọn để đảm bảo thời gian lần tái sinh lớn (thường tháng đến năm) trình tái sinh xúc tác đợc tiến hành đồng thời tấc thiết bị phản ứng hệ thống thiết bị dự trữ hệ thống trình reforming xúc tác thực phần tái sinh xúc tác tiến hành định kì thiết bị phản ứng loại hệ thống chia làm hai nhóm : • Nhóm 1: hệ thống trình tái sinh xúc tác tiến hành đồng thời tấc thiết bị phản ứng Hệ thống tiến hành chế độ cứng vừa phải Chu kì làm việc xúc tác kéo dài nhiều tháng (có thể 4-8 tháng ) Thuộc nhóm kể đến công nghệ nước Liên Xô (cũ) Mĩ trình Katforming Gudri-forming • nhóm 2: hệ thống trình tái sinh xúc tác thực số thiết bị dự trữ Nó cho phép không cần dừng toàn hệ thống reforming để tái sinh xúc tác , nhiên hệ thống lại phức tạp mặt công nghệ Hệ thống tiến hành chế độ cứng chu kì làm việc xúc tác ngắn Tiêu biểu cho nhóm công nghệ Ultraforming Platforming Trang 59 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác hydro Thiết bị phản ứng Khí nhẹ Lò gia nhiệt Ngưng tụ hồi lưu Thiết bị phản ứng Nguyên liệu May bơm Sản phẩm reformat Hình 14 : Công nghệ reforming với lớp xúc tác cố định UOP platforming Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu phân đoạn naphta đợc xấy khô làm từ phân hydro hoá làm trộn với khí hydro từ máy nén sau qua thiết bị trao đổi nhiệt nạp nối tiếp vào lò đốt nóng thiết bị phản ứng từ đến (ngày thờng dùng đến lò ) Sản phẩm khỏi lò sau qua thiết bị trao đổi nhiệt nạp tiếp vào thiết bị đốt nóng thiết bị làm Sau qua thiết bị ngng tụ , sản phẩm giữ nhiệt độ 38 0c Khí không ngưng tách thiết bị tách khí Phần lớn khí máy nén tiếp tục tuần hoàn lại Phần lại dẫn sang phận tách khí sử dụng hydro sau tách cho trình khác , ví dụ cho hydro hoá làm Trang 60 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học Sản phẩm đáy thiết bị tách đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm nóng đáy cột Sản phẩm đỉnh cột dẫn sang thiết bị ngưng tụ đợc tách khỏi dây chuyền Sản phẩm lỏng đợc hồi lưu bơm xăng reforming ổn định đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt qua thiết bị làm , sau qua bể chứa 6.3.2 Sơ đồ công nghệ trình magnaformig hãng Chevron, sử dụng xúc tác pt - Re Lò gia nhiệt Trao đổi nhiệt Hơi Làm lạnh Hơi Thiết bị tách Tháp ổn định Nguyên liệu Bơm lỏng Máy nén Hình 15 : sơ đồ công nghệ xúc tác cố định Magnaforming Đây trình cải tiến công nghệ reforming truyền thống có hiệu Quá trình làm giảm lượng khí tuần hoàn vào thiết bị reforming tăng lượng khí tuần hoàn vào thiết bị cuối Trong thiết bị đâu tiên, phản ứng tỏa nhiệt nên phản ứng dehydro hoá giảm so với phản ứng hydrocracking Vì vậy, giảm lượng khí tuần hoàn vào thiết bị làm giảm ảnh hưởng sản phẩm khí hydrocracking tạo ra.Magnaforming sử dụng thiết bị phản ứng thay thiết Trang 61 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác bị, nhiệt độ đầu vào thiết bị tăng từ thiết bị đến thiết bị cuối Tỷ lệ mol khí tuần hoàn/nguyên liệu 2,5 thiết bị 10 thiết bị cuối Hiệu suất sản phẩm lỏng tăng 2% nhng giá trị đầu t tăng 6,5% so với hệ thống thiết bị Tái sinh xúc tác :đối với hệ thống công nghệ tái sinh đồng thời bước tiến hành sau : Đầu tiên ngừng bơm nguyên liệu , cho thiết bị phản ứng ngừng hoạt động xong tiếp tục bơm khí để đuổi hết hydrocacbon đồng thời giảm dần nguyên liệu đốt lò sau ngừng hẳn Nhiệt độ hạ xuống 2000c ngừng bơm khí hydro , thải hết khí hydro cách hút chân không Thổi thải khí trơ sau bơm khí trơ đến áp suất khoảng 10 atm , đun nóng thiết bị phản ứng từ từ , nhiệt độ vào khoảng 2500c bơm không khí vào cho lượng oxy vào khoảng 0,5% thể tích tăng từ từ 2% thể tích kết thúc Khi cốc cháy hết , nhiệt độ vào khoảng 4000c , giữ nhiệt độ lò không 5000c sau làm lạnh , thổi khí trơ qua cuối thổi khí hydro qua Bắt đầu khởi động lại hệ thống để làm việc Khi sơ đồ công nghệ có sử dụng lò dự trữ việc tái sinh không làm gián đoạn thời gian làm việc đơn giản chuyển đường dẫn nguyên liệu sang lò phản ứng làm việc thay , trình tái sinh lò phản ứng làm việc tương tự trình bày 6.2.4 Dây chuyền reforming với lớp xúc tác chuyển động Năm 1970 , cải tiến bậc trình reforming xúc tác đời trình có tái sinh liên tục xúc tác UOP IFP gọi trình CCR Đến năm 1996 , hãng UOP xây dựng 139 nhà máy CCR IFP có 48 nhà máy CCR Đặc biệt dây chuyền lò phản ứng chồng lên thành khối Xúc tác chuyển động tự chảy từ thiết bị phản ứng xuống thiết bị phản ứng cuối , sau xúc tác làm việc chuyển sang thiết bị tái sinh để khôi phục lại hoạt tính nạp trở lại thiết bị phản thứ nhất, tạo thành chu trình lớn Trang 62 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học hệ thống trình tái sinh xúc tác thực thiết bị tái sinh riêng hệ thống reforming xúc tác đại xuất Mĩ năm1971 hệ thống , thiết bị phản ứng bố trí chồng lên làm thành cấu chung Xúc tác từ thiết bị phản ứng thứ xuống thiết bị phản ứng thứ , xuống thiết bị thứ 3,4 cuối xúc tác đưa sang thiết bị tái sinh sau xúc tác tái sinh lại đưa thiết bị phản ứng thứ Như trình reforming xúc tác thực liên tục nhờ lấy liên tục phần xúc tác để tái sinh nên trì mức độ hoạt tính trung bình chất xúc tác cao ổn định so với lớp xúc tác cố định Do mà áp suất bội số tuần hoàn khí chứa hydro giảm xuống tương ứng 3,5-12 at 400-500 m3/m3 việc giảm áp suất có ảnh hưởng tốt đến trình , tăng hiệu suất , tăng nồng độ hydro khí chứa hydro Thu hồi phần nhẹ Xúc tác tái sinh khí Khí nhiên liệu Phần lỏng Nguyên liệu Hydro tuần hoàn Trang 63 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Sản phẩm reformat Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Hình 16 : Sơ đồ công nghệ trình platforming hãng UOP 1-thiết bị phản ứng 2-lò gia nhiệt 3-tháp tách 4-tháp ổn định 5-thiết bị ngng tụ Nguyên tắc hoạt động : Ngày loại reforming tái sinh xúc tác liên tục trở thành phổ biến Nhờ tái sinh xúc tác liên tục mà dùng trình để tái sinh xúc tác dây chuyền cũ (dây chuyền reforming xúc tác cố định) Điều làm cho xúc tác có hoạt tính cao ổn định hơn, làm việc điều kiện khắt khe cho hiệu cao Sau đề cập cách chi tiết trình reforming xúc tác chuyển động hãng UOP  Công nghệ new reforming Đặc biệt, Sau thời gian dài phát triển, công nghiệp lọc hóa dầu thiết lập độc công nghệ có khả reforming chọn lọc khí hoá lỏng naphta nhẹ thành cấu tử có trị số octan cao, cho phép pha trộn xăng có chất lượng cao sản phẩm hydrocacbon thơm Trang 64 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học Từ năm 1996 đến nay, công nghiệp dầu khí thay đổi công nghệ để sử dụng naphta nhẹ khí hóa lỏng làm nguyên liệu cho sản suất xăng cao trị số octan hydrocacbon thơm Các phản ứng xảy trình "New Reforming" gồm: • Dehydro hóa olefin tạo olefin • Oligome hóa olefin để tạo thành dime trime • Vòng hóa dime trime • Dehydro hóa hợp chất vòng tạo thành hydrocacbon thơm Ngoài phản ứng trên, xảy phản ứng phụ hydro cracking tạo metan, etan phản ứng ngưng tụ tạo cốc bám xúc tác Trong sơ đồ công nghệ reforming UOP, xúc tác sử dụng trình Zeolit có tính chọn lọc hình học cho trình vòng hóa Tính chọn lọc hình học Zeolit làm hạn chế kích thước phân tử hợp chất sản phẩm trung gian cho sản phẩm chủ yếu hydrocacbon thơm vòng So với phản ứng reforming bình thường khác, trình "New Reforming" tạo cốc bám xúc tác nhiều Do việc tái sinh xúc tác phải áp dụng công nghệ với xúc tác chuyển động hay sử dụng lò dự trữ Sự phát triển "New Reforming" khái quát bảng : Bảng: trình new reforming giới Quá trình Hãng thiết kế Cyclar BP/UOP Nguyên liệu LPG Z - Former MitSubishi/Chiy LPG, Naphta nhẹ Aromax oda Naphta nhẹ Trang 65 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học Aroforming CRC Naphta nhẹ μ2forming IFP Naphta nhẹ, naphta Mobil nhiều olefin 6.4 Tinh chế sản phẩm Cũng trình khác, sản phẩm thu để đem sử dụng cần phải qua công đoạn tinh chế sản phẩm lẫn tạp chất có nguyên liệu ban đầu cặn 6.5 Ứng dụng sản phẩm Như trình bày phần 2.3 , sản phẩm trình reforming bao gồm xăng, hydrocacbon thơm hydro kỹ thuật khí hóa lỏng - Xăng từ trình reforming có trị số octan cao ( cao trình sản xuất dầu mỏ ), có tính ổn định cao nên dùng để sản xuất xăng không pha chì hàm lượng olefin lại thấp nên xăng reforming sử dụng làm xăng máy bay Xong chủ yếu xăng từ trình bổ sung thêm xăng từ trình izome hóa, alkyl hóa để làm nhiên liệu cho động - xăng thông thường Các hydrocacbon thơm thu nguyên liệu BTX ( benzen, toluen, xylen) có ứng dụng rộng dãi cho ngành công nghiệp hóa dầu : sản xuất vật liệu tổng hợp, dung môi hữu cơ, công nghiệp dược phẩm, thuốc nhuộm, phẩm màu Trang 66 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Khoa Công Nghệ Hóa Học - Khí hóa lỏng chủ yếu butan propan dùng làm nhiên liệu khí đốt, sử - dụng rộng rãi công nghiệp lẫn sinh hoạt hàng ngày Với hàm lượng chứa sản phẩm khí lớn 80% , khí hydro sinh trình coi nguồn hydro rẻ tiền phần hydro đưa quay trở lại cho trình reforming, phần tinh chế để sản xuất nhiên liệu sạch, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp vô sản xuất NH3 KẾT LUẬN Reforming xúc tác trình quan trọng công nghệ sản suất chế biến dầu mỏ Quá trình bao gồm nhiều phản ứng sảy với chế phức tạp, quy trình công nghệ không dễ để nắm bắt Vì việc nghiên cứu trình nắm bắt công nghệ vô cần thiết cho sinh viên công nghệ, đặc biệt sinh viên công nghệ hóa dầu Qua trình nghiên cứu mặt lí thuyết, tham khảo tài liệu chuyên ngành giúp chúng em nắm bắt vấn đề sau: • • Hiểu chất trình reforming xúc tác Nguyên liệu cần thiết cho trình quy trình làm nguyên liệu trước vào sản suất sản phẩm thu có tính • • chất , đặc điểm ứng dụng Các phản ứng sảy trình, chế chúng Các loại xúc tác cho trình, đặc điểm , tính chất phương pháp sản xuất xúc tác Trang 67 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác • Biết nguyên lí hoạt động , cấu tạo thiết bị công nghệ reforming • dây chuyền reforming xúc tác dùng phổ biến Nắm vững yêu cầu chất lượng sản phẩm, hiệu công nghệ thiết bị chế biến dầu,xu hướng phát triển cải tiến xúc tác,công • nghệ thiết bị Kĩ thống kê, tổng hợp số liệu liên quan đến trình reforming xúc tác • Kĩ làm việc theo nhóm Bài viết có sử dụng số thuật ngữ chuyên ngành.viết tắt viện nghiên cứu hãng sản xuất dầu mỏ giới Do việc thu thập tổng hợp kiến thức chúng em chưa thực tốt hiệu cộng thêm kĩ trình bày sơ sài thiếu mạch lạc nên không tránh khỏi sai sót lủng củng tập Kính mong thầy giáo thông cảm tạo điều kiện để tập hoàn thiện Cuối , xin chân thành cảm ơn thầy nhiệt tình bảo tận tình hướng dẫn chúng em trình làm tập Kính chúc thầy giáo sức khỏe công tác tốt Trang 68 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Hóa học dầu mỏ dầu khí – PGS Đinh Thị Ngọ, NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 2006 Giáo trình Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ - Lê Văn Hiếu, NSX KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 2006 Luận án Thiết Kế Phân Xưởng Reforming Xúc Tác- tác giả Hà Ngọc Thành, ĐH QUỐC GIA HÀ NỘI Tham khảo luận văn đề tài Quá Trình Reforming Xúc Tác – tác giả MỤC LỤC Trang 69 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11 Trường ĐHCN VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hóa Học Bài tập Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ Quá Trình Reforming Xúc Tác Trang 70 GVHD : TS Nguyễn Minh Tuấn SV: Đặng Thái Sơn – Lê Thạc Quyền – Quách Ngọc Sơn Lớp CH1Đ11